流體力學9講--在線瀏覽
2024-11-05 18:40本頁面
【正文】 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流的近壁特征 （ 524） ??0??u是反映邊壁切應力大小的流速尺度，稱為 摩阻流速 。 sk壁面粗糙度影響流動阻力。 根據(jù)壁面粗糙度與粘性底層厚度的相對大小，可將流道壁面分成 3類： 水力光滑（管）壁面 水力粗糙（管）壁面 過渡粗糙（管）壁面 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流道壁面類型 2 紊流的沿程損失 Ⅰ 水力光滑（管）壁面 Ⅱ 水力粗糙（管）壁面 Ⅲ 過渡粗糙（管）壁面 Re較小，層流底層較厚，或粗糙度較小，使得 sk??0?如圖 ，這時，邊壁對水流的阻力主要是粘性切應力，粗糙度幾乎不起作用。 介于以上二者之間的情況。 上一講推出了 均勻流基本方程 Rlgh f ?? 0?（ 54） RJ?? ?0又將量綱分析結果 引入，推出了均勻總流沿程水頭（能量）損失與阻力系數(shù)的關系： 20 8 V??? ?gVRlhf 242??達西公式 （ 58） Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 達西公式 適用于層流，也適用于紊流，但層流與紊流的沿程阻力系數(shù) 是不一樣的，與雷諾數(shù)及壁面粗糙度有關 ?)( R e, skf??對于 層流 Re64?? （ 519） 表明沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關 對于 紊流 ， 的表達式要復雜得多。 ? Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 實際工程中，流動邊壁條件很不規(guī)則，壁面粗糙度無任何規(guī)律，因此阻力系數(shù)只有通過實驗得到一些 經(jīng)驗關系 。 實驗按流態(tài)和紊流管壁粗糙度分區(qū)得出不同區(qū)的沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關系。 層流流態(tài)區(qū) ：①用流態(tài)判別條件： 2 0 0 0Re ???Vd②阻力系數(shù)： ，與粗糙度無關； Re64??過渡流態(tài)區(qū) ①判別條件： 4 0 0 0Re2 0 0 0 ??? ?Vd②阻力系數(shù)： 圖中 黃色數(shù)據(jù)點區(qū)域 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 尼古拉茲的流動分區(qū)與阻力系數(shù) 表達式 ?紊流流態(tài)區(qū) ： ①流態(tài)判別條件 ： 4000Re ???Vd②阻力系數(shù)表達式在水力光滑區(qū)、紊流粗糙區(qū)及過渡區(qū)有不同的公式 A 水力光滑區(qū)：⑴ 滿足水力光滑壁面條件： 0??sk （ 525） 或 粗糙雷諾數(shù) ?? ?? ?uk s （ 526） ⑵ 阻力系數(shù)表達式： ? ? ?? ?? （ 527） 水力光滑區(qū)阻力系數(shù)僅與 Re有關 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 尼古拉茲的流動分區(qū)與阻力系數(shù) 表達式 ?B 紊流粗糙區(qū)：⑴ 滿足壁面條件： （ 529） 或 粗糙雷諾數(shù) （ 530） ⑵ 阻力系數(shù)表達式： （ 531） 紊流粗糙區(qū)阻力系數(shù)與 Re無關 水力光滑區(qū)阻力系數(shù)還可用布拉休斯公式計算： 4/1Re?? （ 528） 0??sk ?? ?? ?uk s? ?? ??? skd?阻力平方區(qū) Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 尼古拉茲的流動分區(qū)與阻力系數(shù)
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